发光二极管（LED）用衬底材料项
目
可行性研究报告
编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司
编制时间：https://www.doczj.com/doc/ca107455.html,
高级工程师：高建
关于编制发光二极管（LED ）用衬底材料项
目可行性研究报告编制说明
（模版型）
【立项 批地 融资 招商】
核心提示：
1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。
2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整）
编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司
专
业
撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书
商业计划书可行性研究报告
目录
第一章总论 (1)
1.1项目概要 (1)
1.1.1项目名称 (1)
1.1.2项目建设单位 (1)
1.1.3项目建设性质 (1)
1.1.4项目建设地点 (1)
1.1.5项目主管部门 (1)
1.1.6项目投资规模 (2)
1.1.7项目建设规模 (2)
1.1.8项目资金来源 (3)
1.1.9项目建设期限 (3)
1.2项目建设单位介绍 (3)
1.3编制依据 (3)
1.4编制原则 (4)
1.5研究范围 (5)
1.6主要经济技术指标 (5)
1.7综合评价 (6)
第二章项目背景及必要性可行性分析 (8)
2.1项目提出背景 (8)
2.2本次建设项目发起缘由 (8)
2.3项目建设必要性分析 (8)
2.3.1促进我国发光二极管（LED）用衬底材料产业快速发展的需要 (9)
2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (9)
2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (9)
2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (9)
2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (10)
2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (10)
2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (11)
2.4项目可行性分析 (11)
2.4.1政策可行性 (11)
2.4.2市场可行性 (11)
2.4.3技术可行性 (12)
2.4.4管理可行性 (12)
2.4.5财务可行性 (13)
2.5发光二极管（LED）用衬底材料项目发展概况 (13)
2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (13)
2.5.2试验试制工作情况 (14)
2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (14)
2.5.4发光二极管（LED）用衬底材料项目建议书的编制、提出及审批过程 (14)
2.6分析结论 (14)
第三章行业市场分析 (16)
3.1市场调查 (16)
3.1.1拟建项目产出物用途调查 (16)
3.1.2产品现有生产能力调查 (16)
3.1.3产品产量及销售量调查 (17)
3.1.4替代产品调查 (17)
3.1.5产品价格调查 (17)
3.1.6国外市场调查 (18)
3.2市场预测 (18)
3.2.1国内市场需求预测 (18)
3.2.2产品出口或进口替代分析 (19)
3.2.3价格预测 (19)
3.3市场推销战略 (19)
3.3.1推销方式 (20)
3.3.2推销措施 (20)
3.3.3促销价格制度 (20)
3.3.4产品销售费用预测 (21)
3.4产品方案和建设规模 (21)
3.4.1产品方案 (21)
3.4.2建设规模 (21)
3.5产品销售收入预测 (22)
3.6市场分析结论 (22)
第四章项目建设条件 (22)
4.1地理位置选择 (23)
4.2区域投资环境 (24)
4.2.1区域地理位置 (24)
4.2.2区域概况 (24)
4.2.3区域地理气候条件 (25)
4.2.4区域交通运输条件 (25)
4.2.5区域资源概况 (25)
4.2.6区域经济建设 (26)
4.3项目所在工业园区概况 (26)
4.3.1基础设施建设 (26)
4.3.2产业发展概况 (27)
4.3.3园区发展方向 (28)
4.4区域投资环境小结 (29)
第五章总体建设方案 (30)
5.1总图布置原则 (30)
5.2土建方案 (30)
5.2.1总体规划方案 (30)
5.2.2土建工程方案 (31)
5.3主要建设内容 (32)
5.4工程管线布置方案 (33)
5.4.1给排水 (33)
5.4.2供电 (34)
5.5道路设计 (36)
5.6总图运输方案 (37)
5.7土地利用情况 (37)
5.7.1项目用地规划选址 (37)
5.7.2用地规模及用地类型 (37)
第六章产品方案 (39)
6.1产品方案 (39)
6.2产品性能优势 (39)
6.3产品执行标准 (39)
6.4产品生产规模确定 (39)
6.5产品工艺流程 (40)
6.5.1产品工艺方案选择 (40)
6.5.2产品工艺流程 (40)
6.6主要生产车间布置方案 (40)
6.7总平面布置和运输 (41)
6.7.1总平面布置原则 (41)
6.7.2厂内外运输方案 (41)
6.8仓储方案 (41)
第七章原料供应及设备选型 (42)
7.1主要原材料供应 (42)
7.2主要设备选型 (42)
7.2.1设备选型原则 (43)
7.2.2主要设备明细 (44)
第八章节约能源方案 (45)
8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (45)
8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (45)
8.2.1能源消耗种类 (45)
8.2.2能源消耗数量分析 (45)
8.3项目所在地能源供应状况分析 (46)
8.4主要能耗指标及分析 (46)
8.4.1项目能耗分析 (46)
8.4.2国家能耗指标 (47)
8.5节能措施和节能效果分析 (47)
8.5.1工业节能 (47)
8.5.2电能计量及节能措施 (48)
8.5.3节水措施 (48)
8.5.4建筑节能 (49)
8.5.5企业节能管理 (50)
8.6结论 (50)
第九章环境保护与消防措施 (51)
9.1设计依据及原则 (51)
9.1.1环境保护设计依据 (51)
9.1.2设计原则 (51)
9.2建设地环境条件 (52)
9.3 项目建设和生产对环境的影响 (52)
9.3.1 项目建设对环境的影响 (52)
9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (53)
9.4 环境保护措施方案 (54)
9.4.1 项目建设期环保措施 (54)
9.4.2 项目运营期环保措施 (55)
9.4.3环境管理与监测机构 (57)
9.5绿化方案 (57)
9.6消防措施 (57)
9.6.1设计依据 (57)
9.6.2防范措施 (58)
9.6.3消防管理 (59)
9.6.4消防设施及措施 (60)
9.6.5消防措施的预期效果 (60)
第十章劳动安全卫生 (61)
10.1 编制依据 (61)
10.2概况 (61)
10.3 劳动安全 (61)
10.3.1工程消防 (61)
10.3.2防火防爆设计 (62)
10.3.3电气安全与接地 (62)
10.3.4设备防雷及接零保护 (62)
10.3.5抗震设防措施 (63)
10.4劳动卫生 (63)
10.4.1工业卫生设施 (63)
10.4.2防暑降温及冬季采暖 (64)
10.4.3个人卫生 (64)
10.4.4照明 (64)
10.4.5噪声 (64)
10.4.6防烫伤 (64)
10.4.7个人防护 (65)
10.4.8安全教育 (65)
第十一章企业组织机构与劳动定员 (66)
11.1组织机构 (66)
11.2激励和约束机制 (66)
11.3人力资源管理 (67)
11.4劳动定员 (67)
11.5福利待遇 (68)
第十二章项目实施规划 (69)
12.1建设工期的规划 (69)
12.2 建设工期 (69)
12.3实施进度安排 (69)
第十三章投资估算与资金筹措 (70)
13.1投资估算依据 (70)
13.2建设投资估算 (70)
13.3流动资金估算 (71)
13.4资金筹措 (71)
13.5项目投资总额 (71)
13.6资金使用和管理 (74)
第十四章财务及经济评价 (75)
14.1总成本费用估算 (75)
14.1.1基本数据的确立 (75)
14.1.2产品成本 (76)
14.1.3平均产品利润与销售税金 (77)
14.2财务评价 (77)
14.2.1项目投资回收期 (77)
14.2.2项目投资利润率 (78)
14.2.3不确定性分析 (78)
14.3综合效益评价结论 (81)
第十五章风险分析及规避 (83)
15.1项目风险因素 (83)
15.1.1不可抗力因素风险 (83)
15.1.2技术风险 (83)
15.1.3市场风险 (83)
15.1.4资金管理风险 (84)
15.2风险规避对策 (84)
15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (84)
15.2.2技术风险规避对策 (84)
15.2.3市场风险规避对策 (84)
15.2.4资金管理风险规避对策 (85)
第十六章招标方案 (86)
16.1招标管理 (86)
16.2招标依据 (86)
16.3招标范围 (86)
16.4招标方式 (87)
16.5招标程序 (87)
16.6评标程序 (88)
16.7发放中标通知书 (88)
16.8招投标书面情况报告备案 (88)
16.9合同备案 (88)
第十七章结论与建议 (90)
17.1结论 (90)
17.2建议 (90)
附表 (91)
附表1 销售收入预测表 (91)
附表2 总成本表 (92)
附表3 外购原材料表 (94)
附表4 外购燃料及动力费表 (95)
附表5 工资及福利表 (97)
附表6 利润与利润分配表 (98)
附表7 固定资产折旧费用表 (99)
附表8 无形资产及递延资产摊销表 (100)
附表9 流动资金估算表 (101)
附表10 资产负债表 (103)
附表11 资本金现金流量表 (104)
附表12 财务计划现金流量表 (106)
附表13 项目投资现金量表 (108)
附表14 借款偿还计划表 (110)
(114)
第一章总论
总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。总论章可根据项目的具体条件，参照下列内容编写。（本文档当前的正文文字都是告诉我们在该处应该写些什么，当您按要求写出后，这些说明文字的作用完成，就可以删除了。编者注）
1.1项目概要
1.1.1项目名称
企业或工程的全称，应和项目建议书所列的名称一致
1.1.2项目建设单位
承办单位系指负责项目筹建工作的单位，应注明单位的全称和总负责人
1.1.3项目建设性质
新建或技改项目
1.1.4项目建设地点
XXXX工业园区
1.1.5项目主管部门
注明项目所属的主管部门。或所属集团、公司的名称。中外合资项目应注明投资各方所属部门。集团或公司的名称、地址及法人代表的姓名、国籍。
1.1.6项目投资规模
本次项目的总投资为XXX万元，其中，建设投资为XX万元（土建工程为XXX万元，设备及安装投资XXX万元，土地费用XXX万元，其他费用为XX万元，预备费XX万元），铺底流动资金为XX万元。
本次项目建成后可实现年均销售收入为XX万元，年均利润总额XX 万元，年均净利润XX万元，年上缴税金及附加为XX万元，年增值税为XX万元；投资利润率为XX%，投资利税率XX%，税后财务内部收益率XX%，税后投资回收期(含建设期)为5.47年。
1.1.7项目建设规模
主要产品及副产品品种和产量，案例如下：
本次“发光二极管（LED）用衬底材料产业项目”建成后主要生产产品：发光二极管（LED）用衬底材料
达产年设计生产能力为：年产发光二极管（LED）用衬底材料产品XXX(产量)。
项目总占地面积XX亩，总建筑面积XXX.00平方米；主要建设内容及规模如下：
主要建筑物、构筑物一览表
工程类别工段名称层数占地面积（m2）建筑面积（m2）
1、主要生产系统生产车间1 1 生产车间2 1 生产车间3 1 生产车间4 1 原料库房 1 成品库房 1
2、辅助生产系统
办公综合楼8 技术研发中心 4
倒班宿舍、食堂 5
供配电站及门卫室 1
其他配套建筑工程 1
合计
行政办公及生活设施占地面积
3、辅助设施道路及停车场 1 绿化 1
1.1.8项目资金来源
本次项目总投资资金XX.00万元人民币，其中由项目企业自筹资金XX.00万元，申请银行贷款XX.00万元。
1.1.9项目建设期限
本次项目建设期从2014年XX月至2015年XX月，工程建设工期为XX个月。
1.2项目建设单位介绍
项目公司简介
1.3编制依据
在可行性研究中作为依据的法规、文件、资料、要列出名称、来源、发布日期。并将其中必要的部分全文附后，作为可行性研究报告的附件，这些法规、文件、资料大致可分为四个部分：
项目主管部门对项目的建设要求所下达的指令性文件；对项目承办单位或可行性研究单位的请示报告的批复文件。
可行性研究开始前已经形成的工作成果及文件。
国家和拟建地区的工业建设政策、法令和法规。
根据项目需要进行调查和收集的设计基础资料。
案例如下：
1.《中华人民共和国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》；
2.《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》；
3.《产业“十二五”发展规划》；
4.《本省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；
5.《国家战略性新兴产业“十二五”发展规划》；
6.《国家产业结构调整指导目录（2011年本）》；
7.《建设项目经济评价方法与参数及使用手册》（第三版）；
8.《工业可行性研究编制手册》；
9.《现代财务会计》；
10.《工业投资项目评价与决策》；
11.项目公司提供的发展规划、有关资料及相关数据；
12.国家公布的相关设备及施工标准。
1.4编制原则
（1）充分利用企业现有基础设施条件，将该企业现有条件（设备、场地等）均纳入到设计方案，合理调整，以减少重复投资。
（2）坚持技术、设备的先进性、适用性、合理性、经济性的原则，采用国内最先进的产品生产技术，设备选用国内最先进的，确保产品的质量，以达到企业的高效益。
（3）认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和规范。
（4）设计中尽一切努力节能降耗，节约用水，提高能源的重复利用率。
（5）注重环境保护，在建设过程中采用行之有效的环境综合治理措施。
（6）注重劳动安全和卫生，设计文件应符合国家有关劳动安全、劳动卫生及消防等标准和规范要求。
1.5研究范围
本研究报告对企业现状和项目建设的可行性、必要性及承办条件进行了调查、分析和论证；对产品的市场需求情况进行了重点分析和预测，确定了本项目的产品生产纲领；对加强环境保护、节约能源等方面提出了建设措施、意见和建议；对工程投资、产品成本和经济效益等进行计算分析并作出总的评价；对项目建设及运营中出现风险因素作出分析，重点阐述规避对策。
1.6主要经济技术指标
项目主要经济技术指标表
序号项目名称单位数据和指标
一主要指标
1 总占地面积亩
2 总建筑面积㎡
3 道路㎡
4 绿化面积㎡
5 总投资资金，其中：万元
建筑工程万元
设备及安装费用万元
土地费用万元
二主要数据
1 达产年年产值万元
2 年均销售收入万元
3 年平均利润总额万元
4 年均净利润万元
5 年销售税金及附加万元
6 年均增值税万元
7 年均所得税万元
8 项目定员人
9 建设期月
三主要评价指标
1 项目投资利润率% 29.80%
2 项目投资利税率% 40.55%
3 税后财务内部收益率% 18.97%
4 税前财务内部收益率% 26.51%
5 税后财务静现值(ic=10%)万元
6 税前财务静现值(ic=10%)万元
7 投资回收期(税后)含建设期年 5.47
8 投资回收期(税前)含建设期年 4.36
9 盈亏平衡点% 45.18%
1.7综合评价
本项目重点研究“发光二极管（LED）用衬底材料产业项目”的设计与建设，项目的建设将充分利用现有人才资源、技术资源、经验积累等，逐步在项目当地形成以市场为导向的规模化发光二极管（LED）用衬底材料生产基地，以研发和生产发光二极管（LED）用衬底材料为主，以满足当前市场的极大需求，进而增强企业的市场竞争力和发展后劲，并推动我国发光二极管（LED）用衬底材料事业的发展进程。
项目的实施符合我国相关产业发展政策，是推动我国发光二极管（LED）用衬底材料行业持续快速健康发展的重要举措，符合我国国民经济可持续发展的战略目标。项目将带动当地就业，增加当地利税，带动当地经济发展。项目建设还将形成产业集群，拉大产业链条，对项目建设地乃至中国的经济发展起到很大的促进作用。因此，本项目的建设不仅会给项目企业带来更好的经济效益，还具有很强的社会效益。
课程设计任务书 课程设计任务书
目录： 实验目的 (1) 实验内容 (1) 实验仪器 (1) 实验原理 (1) 注意事项 (4) 实验步骤 (5) 实验结果 (12) 实验总结 (15) 参考文献 (15)
光电二极管特性测试实验 一、实验目的 1、学习光电二极管的基本工作原理； 2、掌握光电二极管的基本特性参数及其测量方法，并完成对其光照灵敏度、伏安特性、时间响应特性和光谱响应特性的测量； 3、通过学习，能够对其他光伏器件有所了解。 二、实验内容 1、光电二极管暗电流测试实验 2、光电二极管伏安特性测试实验 3、光电二极管光照特性测试实验 4、光电二极管时间特性测试实验 5、光电二极管光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、光电二极管综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1个 4、电源线 1根 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 四、实验原理 1、概述 随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。 光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同，
?1、蓝宝石（Al2O3）,硅(Si),碳化硅（SiC）LED衬底材料的选用 比较 ?通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。 ?蓝宝石衬底有许多的优点： 首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好； 其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中； 最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。 因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。图1示例了使用蓝宝石衬底做成的LED 芯片。 ? 图1 蓝宝石作为衬底的LED芯片[/url] 使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极（如图1所示）。在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的
方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。 蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。 蓝宝石的导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。为了克服以上困难，很多人试图将GaN光电器件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电性能。 硅衬底 目前有部分LED芯片采用硅衬底。硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是L接触（Laterial-contact ,水平接触）和V接触（Vertical-contact，垂直接触），以下简称为L型电极和V型电极。通过这两种接触方式，LED芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。由于电流可以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从而提高了LED的出光效率。因为硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。 碳化硅衬底 碳化硅衬底（美国的CREE公司专门采用SiC材料作为衬底）的LED芯片电极是L型电极，电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件。采用碳化硅衬底的LED芯片如图2所示。 图2 采用蓝宝石衬底与碳化硅衬底的LED芯片[/url]
PIN光电二极管 1. 工作原理 在上述的光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的N型半导体，就可以增大耗尽区的宽度，达到减小扩散运动的影响，提高响应速度的目的。由于这一掺入层的掺杂浓度低，近乎本征（Intrinsic）半导体，故称I层，因此这种结构成为PIN光电二极管。I层较厚，几乎占据了整个耗尽区。绝大部分的入射光在I层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。在I层两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体，P层和N层很薄，吸收入射光的比例很小。因而光产生电流中漂移分量占了主导地位，这就大大加快了响应速度。 通过插入I层，增大耗尽区宽度达到了减小扩散分量的目的，但是过大的耗尽区宽度将延长光生载流子在耗尽区内的漂移时间，反而导致响应变慢，因此耗尽区宽度要合理选择。通过控制耗尽区的宽度可以改变PIN观点二极管的响应速度。 2. PIN光电二极管的主要特性 (1) 截止波长和吸收系数 只有入射光子的能量 PIN型光电二极管 也称PIN结二极管、PIN二极管，在两种半导体之间的PN结，或者半导体与金属之间的结的邻近区域，在P区与N区之间生成I型层，吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器。具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。 目录 PIN型光电二极管的结构 PIN结的导电特性 PIN型光电二极管的主要参数 PIN型光电二极管的典型应用
PIN型光电二极管的结构 pin结二极管的基本结构有两种，即平面的结构和台面的结 构，如图1所示。对于Si-pin133结二极管，其中i型层的载流子浓度很低（约为10cm数量级）电阻 率很高、（约为k-cm数量级），厚度W一般较厚（在10～200m 之间）；i型层两边的p型和n型半导体的掺杂浓度通常很高（即为重掺杂）。 平面结构和台面结构的i型层都可以采用外延技术来制作，高掺杂的p+层可以采用热扩散或者离子注入技术来获得。平面结构二极管可以方便地采用常规的平面工艺来制作。而台面结构二极管还需要进行台面制作（通过腐蚀或者挖槽来实现）。台面结构的优点是：①去掉了平面结的弯曲部分，改善了表面击穿电压；②减小了边缘电容和电感，有利于提高工作频率。 PIN结的导电特性 pin 结就是在 pin 结的空间电荷区分别在 i 型层两边的界面处，而整个的 i 型层中没有空间电荷，但是存在由两边的空间电荷所产生出来的电场——内建电场，所以 pin 结的势垒区就是整个的 i 型层。 ①基本概念： 众所周知，一般 p-n 结的导电（较大的正向电流以及很小的反向电流）主要是由于少数载流子在势垒区以外的两边扩散区中进行扩散所造成的；扩散区是不存在电场的电中性区。在此实际上也就暗示着载流子渡越势垒区的速度很快，即忽略了存在强电场的势垒区的阻挡作用；当然，这种处理也只有在势垒区较薄（小于载流子的平均自由程）时才是允许的。而对于势垒区厚度较大（≈载流子平均自由程）的p-n 结，则就需要考虑载流子在渡越势垒区的过程中所造成的影响，这种影响主要就是将增加一定的产生-复合电流。
光电子技术课程设计-2014
《光电子技术》课程设计 指导书
湖北汽车工业学院理学部光信息教研室 2009年5月
设计一、红外报警器 一、概述 红外报警器是利用在红外波段的光电探测器制 作的一种光电探测系统，它可以代替人看守或监视一定范围的场所，当有人或异物进入时，可发出声、光 或以其它方式进行报警，告诉它的主人出现了意外情况，以便采取应急措施。 常用的红外报警器，按其工作方式可分为主动式和被动式两种。 驱 动电 路 红 外 发 射 光 源 红外 探测 器及 偏置 放 大 及 处 理 报 警 电 路发射部分接收部分 图1-1 主动式红外报警器的原理框图图1-1是主动式红外报警器的原理框图。由红外光源发出的红外辐射被红外探测器接收，红外辐射信号变为电信号，经信号放大和处理电路后送报警电路。这种报警器实际上分成发送和接收两部分，分开放置。当没有人和物进入这两部分之间时，红外辐射没有被阻断，报警器处于一种状态，不报警；当有人或物进入这两部分之间时，红外辐射被阻挡，报警器立即翻转到另一种状态，即可发出报警信号。 报警电路放 大 及 处 理 红外 探测 器及 偏置 图1-2 被动式红外报警器的原理框图
被动式红外报警器的原理框图如图1-2所示，这种报警器实际上只有接收部分，当有人和物进入其监视范围内时，人或物体发出的红外辐射被相应的红外 探测器接收后，经过信号放大和处理，就会发出报警。 因此，在设计和选用红外报警器时，必须根据不同的应用场合，作出合理的选择。这种选择是多种因素综合考虑的结果，答案不是唯一的。 二、设计任务 设计一个主动式红外报警器，要求： 1、发射部分与接收部分之间距离为1米，当有人或物进入两者之间时，红外报警器发出报警信号（LED闪烁）； 2、使用交流市电，但在停电时，报警器应能正常工作，即应有备用电源； 3、设计方案经济、实用、可靠。 三、设计步骤 1、查阅资料，进行调查。 2、复习有关课程内容，如光电子技术、电子技术基础等。 3、选择红外发光元件及接收元件。 4、设计发射部分电路。 5、设计接收部分电路。 6、在面包板上进行安装调试，应根据电路原理图画出元件布线图，再按图施工。 7、测试关键节点的电压波形，并作记录。 四、设计示例框图 要设计一个主动红外报警器，必须选择合适的红外发射二极管和光电二极管（或光电三极管），主要是使它们的发光波段与接收波段能够相互对应。 首先查阅光电器件手册，经多种因素考虑选择红外发射二极管SE301A，其发光波段在940nm附近，相应的接收器件选择PH302，其光谱响应曲线的峰值也在940nm附近，这样，发射与接收的光波是相对应的。
LED发光二极管原理（图文）半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。 一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P 区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。 （二）LED的特性 1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。 （2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 （4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发
对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。目前市面上一般有三种材料可作为衬底： ·蓝宝石（Al2O3） ·硅 (Si) 碳化硅（SiC）[/url] 蓝宝石衬底 通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。图1示例了使用蓝宝石衬底做成的LED芯片。 图1 蓝宝石作为衬底的LED芯片
使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极（如图1所示）。在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。 蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。 蓝宝石的导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。为了克服以上困难，很多人试图将GaN光电器件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电性能。 硅衬底 目前有部分LED芯片采用硅衬底。硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是L接触 （Laterial-contact ,水平接触）和 V接触（Vertical-contact，垂直接触），以下简称为L型电极和V 型电极。通过这两种接触方式，LED芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。由于电流可以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从而提高了LED的出光效率。因为硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。 碳化硅衬底 碳化硅衬底（美国的CREE公司专门采用SiC材料作为衬底）的LED芯片电极是L型电极，电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件。采用碳化硅衬底的LED芯片如图2所示。
光电子课程设计 一.课程设计目的： 1.学会用振荡电路设计发光管调制电源的方法； 2.了解微弱信号放大电路的设计思想； 3.熟悉集成运算放大器的各类性能参数； 4.了解带通滤波器从躁声中检出弱信号的方法； 5.学会多重反馈有源带通滤波器的设计步骤和参数计算； 6.练习如何进行光电信号检测系统的联调试验； 二. 课程设计简介： 主要采用了NE555定时器构成多谐振荡器电路，产生振荡信号，驱动砷化镓红外发光二极管HG412A ，并使用2CU2D 硅光敏二极管探测该红外信号，得到的微弱电流信号经低噪声集成运放LF353放大，再经运放uA741对放大后的信号滤波，信号中心频率为5KHz ，滤波后的信号送至光电报警电路。 当红外发光管与硅光敏二极管之间的区域被隔断时，报警电路部分的红灯亮。而当电路正常接受到5KHz 光脉冲时，发光二极管不亮，设计思路见下图 三.课程设计内容： 1.发光二极管调制电源设计 [1]设计要求： 利用LM555CN 为HG412A 砷化镓发光二极管的调制电源。电源调制频率在最小可调范围为3kHz~7KHz ，输出波形占空比为50%，且发光二极管的输出功率可以调节。 [2]工作原理： 输出端OUT 的高电平通过可变电阻R1对电容器U2充电，使U2逐渐升高到2VCC/3，输出端OUT 跳变为地电平，电容器U2又通过可变电阻R1向输出端OUT 放电，当U2下降到VCC/3时，输出端OUT 又变为高电平。电容器在VCC/3和2VCC/3之间充电和放电，输出端OUT 输出连续的矩形脉冲。由于充放电通道相同，所以输出的波形占空比为50％。 [3]计算过程： 充电时间T1=放电的时间T2： T1=T2=ln2*RC=0.7R 输出的电平的矩形脉冲的频为： f=1/(T1+T2)=1/（1.4RC ）
1．发光二极管的特点 ? 发光二极管LED（Light-Emitting Diode）是能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件。其主要特点是： （1）在低电压（～）、小电流(5～30mA)的条件下工作，即可获得足够高的亮度。 （2）发光响应速度快（10-7～10-9 s），高频特性好，能显示脉冲信息。 （3）单色性好，常见颜色有红、绿、黄、橙等。 （4）体积小。发光面形状分圆形、长方形、异形（三角形等）。其中圆形管子的外径有φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ8、φ10、φ12、φ15、φ20（mm）等规格，直径1 mm的属于超微型LED。 （5）防震动及抗冲击穿性能好，功耗低，寿命长。由于LED的PN结工作在正向导通状态，本射功耗低，只要加必要的限流措施，即可长期使用，寿命在10万小时以上，甚至可达100万小时。 （6）使用灵活，根据需要可制成数码管、字符管、电平显示器、点阵显示器、固体发光板、LED平极型电视屏等。 （7）容易与数字集成电路匹配。 2．发光二极管的原理 发光二极管内部是具有发光特性的PN结。当PN结导通时，依靠少数载流子的注入以及随后的复合而辐射发光。普通发光二极管的外形、符号及伏安特性如图1所示。LED正向伏安特性曲线比较陡，在正向导通之前几乎有电流。当电压超过开启电压时，电流就急剧上升。因此，LED属于电流控制型半导体器件，其发光亮度L（单位cd/m2，读作坎[德拉]每平方米）与正向电流IF近似成正双，有公式 L =K IFm 式中，K为比例系数，在小电流范围内（IF=1～10mA），m=～。当IF＞10mA时，m=1，式（）简化成 ?????? L =K IF 即亮度与正向电流成正比。以磷砷化镓黄色LED为例，相对发光强度与正向电流的关系如图2所示。LED的正向电压则与正向电流以及管芯的半导体材料有关。使用时应根据所要求的显示亮度来选取合适的IF值（一般选10mA左右，对于高亮度LED可选1～2mA），既保证亮度适中，也不会损坏LED。若电流过大，就会烧毁LED的PN结。此外，LED的使用寿命将缩短。 由于发光二极管的功耗低、体积小，色彩鲜艳、响应速度快、寿命长，所以常用作收录机、收音机和电子仪器的电平指示器、调谐指示器、电源指示器等。发光二极管在正向导通时有一定稳压作用，还可作直流稳压器中的稳压二极管，提供基准电压，兼作电源指示灯。目前市场上还有一种带反射腔及固定装置的发光二要管（例如BT104-B2、BT102-F），很容易固定在仪器面板上。
LED半导体照明衬底类型及其测量技术 自上世纪90年代初中村修二发明高亮度蓝光LED以来，基于GaN基蓝光LED和黄色荧光粉组合发出白光方式的半导体照明技术在世界范围内得到了广泛关注和快速发展。迄今为止，商品化白光LED的光效已经超过150 lm/W，而实验室水平已经超过了200 lm/W，远远高于传统白炽灯（15 lm/W）和荧光灯（80 lm/W）的水平。从市场看，LED已经广泛应用于显示屏、液晶背光源、交通指示灯、室外照明等领域，并已经开始向室内照明、汽车灯、舞台灯光、特种照明等市场渗透，未来有望全面替换传统光源。 半导体照明光源的质量和LED芯片的质量息息相关。进一步提高LED的光效（尤其是大功率工作下的光效）、可靠性、寿命是LED材料和芯片技术发展的目标。 LED半导体衬底分类 （1）图形衬底 衬底是支撑外延薄膜的基底，由于缺乏同质衬底，GaN基LED一般生长在蓝宝石、SiC、Si等异质衬底之上。发展至今，蓝宝石已经成为性价比最高的衬底，使用最为广泛。由于GaN的折射率比蓝宝石高，为了减少从LED出射的光在衬底界面的全发射，目前正装芯片一般都在图形衬底上进行材料外延以提高光的散射。常见的图形衬底图案一般是按六边形密排的尺寸为微米量级的圆锥阵列，可以将LED的光提取效率提高至60%以上。同时也有研究表明，利用图形衬底并结合一定的生长工艺可以控制GaN中位错的延伸方向从而有效降低GaN 外延层的位错密度。在未来相当一段时间内图形衬底依然是正装芯片采取的主要技术手段。 未来图形衬底的发展方向是向更小的尺寸发展。目前，受限于制作成本，蓝宝石图形衬底一般采用接触式曝光和ICP干法刻蚀的方法进行制作，尺寸只能做到微米量级。如能进一步减小尺寸至和光波长可比拟的百nm量级，则可以进一步提高对光的散射能力。甚至可以做成周期性结构，利用二维光子晶体的物理效应进一步提高光提取效率。纳米图形的制作方法包括电子束曝光、纳米压印、纳米小球自组装等，从成本上考虑，后两者更适合用于衬底的加工制作。 （2）大尺寸衬底 目前，产业界中仍以2英寸蓝宝石衬底为主流，某些国际大厂已经在使用3英寸甚至4英寸衬底，未来有望扩大至6英寸衬底。衬底尺寸的扩大有利于减小外延片的边缘效应，提
光电二极管教程 工作原理 结光电二极管是一种基本器件，其功能类似于一个普通的信号二极管，但在结半导体的耗尽区吸收光时，它会产生光电流。光电二极管是一种快速，高线性度的器件，在应用中具有高量子效率，可应用于各种不同的场合。 根据入射光确定期望的输出电流水平和响应度是有必要的。图1描绘了一个结光电二极管模型，它由基本的独立元件组成，这样便于直观了解光电二极管的主要性质，更好地了解Thorlabs光电二极管工作过程。 图1: 光电二极管模型 光电二极管术 响应度 光电二极管的响应度可以定义为给定波长下，产生的光电流(I PD)和入射光功率(P)之比： 工作模式(光导模式和光伏模式) 光电二极管可以工作在这两个模式中的一个: 光导模式(反向偏置)或光伏模式(零偏置)。工作模式的选择根据应用中速度和可接受暗电流大小(漏电流)而定。 光导模式
处于光导模式时，有一个外加的偏压，这是我们DET系列探测器的基础。电路中测得的电流代表器件接受到的 光照; 测量的输出电流与输入光功率成正比。外加偏压使得耗尽区的宽度增大，响应度增大，结电容变小，响应 度趋向直线。工作在这些条件下容易产生很大的暗电流，但可以选择光电二极管的材料以限制其大小。(注: 我 们的DET器件都是反向偏置的，不能工作在正向偏压下。) 光伏模式 光伏模式下，光电二极管是零偏置的。器件的电流流动被限制，形成一个电压。这种工作模式利用了光伏效应， 它是太阳能电池的基础。当工作在光伏模式时，暗电流最小。 暗电流 暗电流是光电二极管有偏压时的漏电流. 工作在光导模式时, 容易出现更高的暗电流, 并与温度直接相关. 温度 每增加 10 °C, 暗电流几乎增加一倍, 温度每增加 6 °C, 分流电阻增大一倍. 显然, 应用更大的偏压会降低结电 容, 但也会增加当前暗电流的大小. 当前的暗电流也受光电二极管材料和有源区尺寸的影响. 锗器件暗电流很大, 硅器件通常比锗器件暗电流小.下 表给出了几种光电二极管材料及它们相关的暗电流, 速度, 响应波段和价格。 Material Dark Current Speed Spectral Range Cost Silicon (Si) Low High Speed Visible to NIR Low Germanium (Ge) High Low Speed NIR Low Gallium Phosphide (GaP) Low High Speed UV to Visible Moderate Indium Gallium Arsenide (InGaAs) Low High Speed NIR Moderate Indium Arsenide Antimonide (InAsSb) High Low Speed NIR to MIR High High High Speed NIR High Extended Range Indium Gallium Arsenide (InGaAs) High Low Speed NIR to MIR High Mercury Cadmium Telluride (MCT, HgCdTe) 结电容 结电容（C j）是光电二极管的一个重要性质，对光电二极管的带宽和响应有很大影响。需要注意的是，结区面积 大的二极管结体积也越大，也拥有较大的充电电容。在反向偏压应用中，结的耗尽区宽度增加，会有效地减小结 电容，增大响应速度。 带宽和响应 负载电阻和光电二极管的电容共同限制带宽。要得到最佳的频率响应，一个50欧姆的终端需要使用一条50欧姆 的同轴电缆。带宽（f BW）和上升时间响应（t r）可以近似用结电容（C j）和负载电阻（R load）表示：
传感器课程设计半导体吸收式光纤温度传感器
2010年12月30日 目录 序言 (3) 方案设计及论证 (4) 部件图纸 (6) 心得体会 (6)
主要参考文献 (7) 序言 1、简介 光纤温度传感器采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面，使光能由一根光纤输入该反射面出另一根光纤输出，由于这种新型温敏材料受温度影响，折射率发生变化，因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量，如振幅、相位、偏振态、波长和模式等，对外界环境因素，如温度，压力，辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。 2、特点
光纤传感器是一种新型传感器，它用光信号传感和传递被测量，具有动态范围大，频响宽，不受电磁干扰等优点。由于光纤可被拉至距测量点几十米以外，能使信号处理的电子线路远离干扰源，固而可较少受到空间电磁干扰。另外光纤传感器均为可控有源传感器，这使得在硬件和软件设计中可采用一些特殊手段来完成某些较复杂的功能。 3、现状 随着工业自动化程度的提高及连续生产规模的扩大, 对温度参数测量的快速性提出了更高的要求。目前, 普遍采用的热电偶很难实现对温度快速、准确地测量。这种接触式测量也难以保证温度场的原有特征, 易引起误差。在较高温度的测量中, 价格昂贵的金属热电偶必须接触被测高温物体, 所以损坏快, 增加了成本。光纤温度检测技术是近些年发展起来的一项新技术，由于光纤本身具有电绝缘性好、不受电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境中使用等优点而越来越受到人们的重视，各种光纤温度传感器发展极为迅速。目前研究的光纤温度传感器主要利用相位调制、热辐射探测、荧光衰变、半导体吸收、光纤光栅等原理。其中半导体吸收式光纤温度传感器作为一种强度调制的传光型光纤传感器，除了具有光纤传感器的一般优点之外，还具有成本低、结构简单、可靠性高等优点，非常适合于输电设备和石油以及井下等现场的温度监测，近年来获得了广泛的研究 原理分析 1、本征吸收原理 当一定波长的光通过半导体材料时，主要引起的吸收是本征吸收，即电子从价带激发到导带引起的吸收。对直接跃迁型材料，能够引起这种吸收的光子能量hv必须大于或等于材料的禁带宽度Eg，即 式中，h为普朗克常数：v是频率。从式(1)可看出，本征吸收光谱在低频方向必然存在一个频率界限vg，当频率低于vg时不可能产生本征吸收。一定的频率vg对应一个特定的波长，λg=c／vg，称为本征吸收波长。 2、半导体测温原理 λ，半导体材料对信号光的透过率随温度变化，但对参考光的透过率不变。设信号光的透过率为()T 参考光的透过率为rλ。光纤定向耦合器的分光比为α，光纤传输损耗和探头与光纤的联接损耗为β。令
发光二极管资料 一、生产工艺 1. 工艺： a）清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。 b）装架：在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔 将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。 c）压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED需要金线焊机） d）封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品 的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光LED的任务。 e）焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。 f）切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。 g）装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。 h）测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。 包装：将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺 1. LED 的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 2. LED 封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED TOP-LED、Side-LED 、SMD-LED、High-Power-LED 等。 3. LED 封装工艺流程 4．封装工艺说明 1. 芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill ） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求 电极图案是否完整 2. 扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm）,不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3. 点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石 绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。） 工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4. 备胶
LED衬底分类 日亚化学采用蓝宝石衬底，Cree公司采用炭化硅(SiC)衬底，旭明公司采用铜衬底，在此基础上生长氮化镓外延片。 铜、炭化硅材料衬底导电，而蓝宝石衬底不导电，因此制作LED 二极管的结构就有了不同。 导热性能上铜导热好于炭化硅(SiC)，炭化硅(SiC)导热性能好于蓝宝石，而LED的使用寿命与发光亮度是与LED的温度密切相关的，温度越高寿命与发光亮度越低，因此具有铜衬底的LED产品在寿命与发光亮度要好于炭化硅(SiC)与蓝宝石衬底。 [提要] 863项目验收专家组如此评价硅衬底技术：该技术打破了目前日本日亚公司垄断蓝宝石衬底和美国Cree公司垄断碳化硅衬底半导体照明技术的局面，形成了蓝宝石、碳化硅、硅衬底半导体照明技术方案三足鼎立的局面。目前，世界范围内LED芯片有三大技术路线：日本专利垄断的蓝宝石衬底技术，美国专利垄断的碳化硅衬底技术，我国具有自主知识产权的硅衬底技术。
编者按：加快培育和发展以重大技术突破、重大发展需求为基础的战略性新兴产业，对于推进产业结构升级和经济发展方式转变，提升我国自主发展能力和国际竞争力，促进经济社会可持续发展，具有重要意义。 作为战略性新兴产业，LED方兴未艾。在日美垄断LED芯片核心技术的格局下，南昌市的企业抱团攻坚，开创了全球LED芯片的第三条技术路线，并迅速实现产业化。在技术手段日新月异，在产业竞争残酷激烈的全球化格局下，拥有核心技术和主导性的行业标准，是制胜的关键。但是，新技术要成为新产业，不可能一蹴而就。 日前召开的国务院常务会议提出，必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合，科技创新与实现产业化相结合，以企业为主体推进产学研结合，把战略性新兴产业培育成为国民经济的先导产业和支柱产业。这，也是我们解剖南昌LED产业这一“麻雀”的意义所在。 “硅基发光，中国创造”、“自主创新，光明万里”――这是科技部部长万钢给江西南昌一家企业的题词。 在日美垄断LED芯片核心技术的格局下，2008年，位于江西省南昌市高新开发区的晶能光电有限公司在氮化镓基半导体发光材料领域创造性地发展出第三条技术路线，成为唯一具有“硅衬底发光二极管”自主知识产权的LED生产企业，备受各方关注。 LED光源是低压微电子产品，也是新兴的数字信息化产品。“中国创造”的硅基发光，能否后来居上主导世界LED光源产业？ 全球70%以上LED应用产品加工制造都在中国完成，但核心技术被日美掌控 LED从上世纪90年代走出日本的实验室，在全球迅速产业化，并摧枯拉朽般地颠覆传统光电产业。LED背光技术进入显示屏领域的短短数年间，跨国企业生产的笔记本电脑、手机，其显示屏100%是LED。
光电二极管的工作原理与应用 学生：李阳洋王煦何雪瑞黄艺格指导老师：陈永强 摘要：光电二极管是结型器件。当光照射在P-N结时,光子被吸收,产生电子-空穴对,电子和空穴在结区被结电场所收集,在外电路形成光电流。为了保证绝大部分响应波长的入射光能在结区吸收,这就要求空间电荷区有足够宽度,所以外电路加有足够的反偏电压。 关键词：光电二极管;光电流;暗电流;反偏电压;光功率 1、引言 随着科学技术的发展，在信号传输和存储等环节中，越来越多地应用光信号。采用光电子系统的突出优点是，抗干扰能力较强、传送信息量大、传输耗损小且工作可靠。光电二极管是光电子系统的电子器件。光电二极管（photodiode）是一种能够将光根据使用方式转换成电流或者电压信号的光探测器。常见的传统太阳能电池就是通过大面积的光电二极管来产生电能。 2、工作原理 光电二极管是将光信号转换成电流或电压信号的特殊二极管，它与常规二极管结构上基本相似，都具有一个PN结，但光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。其基本原理是当光照在二极管上时，被吸收的光能转换成电能。光电二极管工作在反向电压作用下，只通过微弱的电流（一般小于0.1微安），称为暗电流，有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的电子，使有些电子挣脱共价键，而产生电子-空穴对，称为光生载流子，因为光生载流子的数目是有限的，而光照前多子的数目远大于光生载流子的数目，所以光生载流子对多子的影响是很小的，但少子的数目少有比较大的影响，这就是为什么光电二极管是工作在反向电压下而不是正向电压下，于是在反向电压作用下被光生载流子影响而增加的少子参加漂流运动，在P区，光生电子扩散到PN结，如果P区厚度小于电子扩散长度，那么大部分光生电子将能穿过P区到达PN结，在N区也是相同的道理，也因此光电二极管在制作时，PN结的结深很浅，以促使少子的漂移。综上若光的强度越大，反向电流也就越大，这种特性称为光导电，而这种现象引起的电流称为光电流。总的来说光电二极管的工作是一个吸收的过程，它将光的变化转换成反向电流的变化，光照产生电流和暗电流的综合就是光电流，因此光电二极管的暗电流因尽量最小化来提器件对光的灵敏度，光的强度与光电流成正比，因而就可以把光信号转换成电信号。 图1基本工作原理
北方民族大学 课程设计报告 院（部、中心）电气信息工程学院 姓名学号 专业测控技术与仪器班级测控技术与仪器101 同组人员 课程名称光电技术综合技能训练 设计题目名称光敏二极管的性能测试 起止时间 成绩 指导教师签名盛洪江 北方民族大学教务处制 摘要 随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。 关键词:光敏二极管、ELVIS实验平台、LABView8.6、OSLO软件 引言 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具不同的光电特性和检测性能。 光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。按材料分，光敏二极管有硅、砷化铅光敏二极管等许多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在实验际中使用最为广泛。
目录 摘要 1 引言 1 目录 2 光敏二极管 3 光电效应 4 光电导效应 4 光生伏特效应 4 光敏二极管的工作原理 5 光敏二极管 5 LabVIEW软件5 总结 6 附录7 程序设计原理图7 结果图8 实验连线9 光敏二极管 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我上来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。 光敏二极管的结构和普通二极管相似，只是它的PN结装在管壳顶部，光线通过透镜制成的窗口，可以集中照射在PN结上，图1（a）是其结构示意图。光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态，如图1（b）所示。 光电效应 光电导效应 若光照射到某些半导体材料上时，透过到材料内部的光子能量足够大，某些电子吸收光子的能量，从原来的束缚态变成导电的自由态，这时在外电场的作用下，流过半导体的电流会增大，即半导体的电导会增大，这种现象叫光电导效应。它是一种内光电效应。 光电导效应可分为本征型和杂质型两类。前者是指能量足够大的光子使电子离开价带跃入导带，价带中由于电子离开而产生空穴，在外电场作用下，电子和空穴参与电导，使电导增加。杂质型光电导效应则是能量足够大的光子使施主能级中的电子或受主能级中的空穴跃
姓名：刘玉东学号：2111403132 电子与通信工程2班 LED(发光二极管) 摘要 发光二极管LED是一种能发光的半导体电子元件。是一种透过三价与五价元素所组成的复合光源这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，被hp买价专利后当作指示灯利用。之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现，近年续渐发展至被用作照明。 1.LED图片 2.LED的发展史 20世纪50年代，英国科学家发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代面世，但此时的LED只能发出不可见的红外光。在60年代末，发明了第一个可以发出可见的红光的LED。到了七八十年代，又发明出了可以发出橙光、绿光、黄光的LED。90年代由日亚化学公司研制出了超高亮度的蓝色LED，并产生了通过用蓝色管芯和加光荧光粉可以发出任何可见颜色的光的技术。在1998年，发白光的LED 开发成功。 3.LED的分类 （1）普通单色发光二极管 （2）高亮度发光二极管 （3）超高亮度发光二极管 （4）变色发光二极管 （5）闪烁发光二极管 （6）电压控制型发光二极管 （7）红外发光二极管 （8）负阻发光二极 4.LED的结构及发光原理 LED结构图如图1所示发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结（如图2所示）。当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到P区的电子在p-n结处复合，产生自发辐射，同时以光子的方式释放出能量，从而把电能转换为光能。 当LED处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半
目录 1课程设计题目 (1) 2课程设计目的 (1) 3课程设计时间 (1) 4课程设计环境 (1) 5课程设计任务和要求 (2) 6课程设计原理 (2) 6.1原理简介 (2) 6.2 PIN光电二极管简述 (3) 6.3设计原理 (4) 7课程设计过程及调试、结果 (5) 7.1设计所用器件简介 (5) 7.2器件的参数设置 (7) 7.3 设计布局图 (8) 7.4调试结果图 (9) 7.5 调试结果分析 ..............................................................................................错误!未定义书签。8课程设计过程中遇到的问题、解决方法.............................................错误!未定义书签。9课程设计体会.......................................................................................................错误!未定义书签。参考文献 .....................................................................................................................错误!未定义书签。
1课程设计题目 IN光电二极管的噪声分析 2课程设计目的 本课程为“光纤通信”必修课程的后续设计实践课程，主要提供学生在一种通用设计平台上进行光纤通讯系统设计的系统训练，要求学生掌握一种光通信系统设计软件（如OptiSystem）的使用，要求学生熟悉基本知识、培养思维和表达能力及合作精神、提高光网络构建和分析能力，形成利用设计软件工具对设计任务进行总体布置的能力。 3课程设计时间 周（2014年6月23日-2014年6月27日） 4课程设计环境 OptiSystem软件 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到 LANS和MANS都使用。OptiSystem可以帮助用户规划、测试和模拟几乎传输层所有的光纤系统，包括局域网、城域网和广域网，也提供了从组件到系统各个层面的传输层光通信系统设计和规划，并仿真出分析结果和应用。OptiSystem是一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，而成为一系列广泛使用的工具。本次课程设计采用的是对64Bit操作系统的支持Optisystem7.0。